Физическая теория живой клетки. Незамеченная революция

Физическая теория Линга представляет собой, подход, конкурирующий с общепринятой мембранной теорией, объясняющей четыре фундаментальных свойства клетки свойствами ее плазматической мембраны: (1) полупроницаемость, (2) способность избирательно аккумулировать вещества, (3) способность сохранять осмотическую стабильность, и (4) способность генерировать электрические потенциалы. Фундаментальными эти свойства являются потому, что наше понимание их механизма определяет и наши представления практически по любому вопросу жизнедеятельности клетки. Теория Линга основывается не на свойствах мембраны, а на сорбционных свойствах белков, где бы они ни находились в клетке. Прежде всего, речь идет о связывании самых массовых компонентов клетки – воды и ионов K+. Адсорбционные свойства белков не остаются неизменными, а зависят от условий микроокружения. Вода адсорбируется полипептидным остовом – общим элементом всех белков (различия обусловлены лишь боковыми цепями). Он представляет собой геометрически правильное чередование диполей (положительные и отрицательные полюсы которых выстроены в шахматном порядке), пространственно комплементарных молекулам воды. Ионы K+ селективно связываются карбоксильными группами остатков бикарбоновых аминокислот. Селективность определяется электронной плотностью на карбоксильных группах, которая является итогом суммы взаимодействий белка с малыми молекулами. Наиболее сильным модификатором распределения электронной плотности в белке является АТФ, обладающая сильным электроноакцепторным действием. В покое АТФ адсорбирована на ключевых белках клетки, что приводит к образованию следующего комплекса: (АТФ)m(белок)n(H2O)p(K+)q, где n может быть настолько большим, что в состав комплекса могут войти ключевые белки всей клетки. При ферментативном расщеплении АТФ, этот комплекс разрушается с образованием следующих продуктов: m(АДФ) + m(Pi) + p(H2O) + q(K+), где Pi – ортофосфат. То есть, вода и K+ десорбируются, а белковая молекула сворачивается таким образом, что ее пептидные связи становятся недоступными растворителю (образуются вторичные структуры). Карбоксильные группы белка теряют селективность к K+ и обретают селективность к Na+. Адсорбированная вода играет роль диффузионного барьера (а не липиды), а избирательное связывание белками клетки ионов K+ делает излишним предположение о натриевой помпе. Как и всякая новая теория, теория Линга позволяет по-новому взглянуть на устоявшиеся представления в физиологии и биофизике клетки, наметить новые перспективы исследований. Так, Na,K-АТФаза представляется не насосом, а ионным рецептором; объясняется, почему этот фермент может селективно связываться с ионами Na+ и K+ и почему селективность к этим катионам может изменяться. Исследовательская программа теории Линга 1. Исследование процессов адсорбции воды клеточными белками (включая нативно-развернутые белки). 2. Исследование влияния электронной плотности на карбоксильных